KR20190130702A - 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치 - Google Patents

균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는: 영상을 조사하는 영상조사부; 및 영상조사부에서 조사되는 영상을 재귀 반사시켜 사용자에게 복귀시키는 재귀반사스크린을 포함하고, 재귀반사스크린은 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 영상조사부에서 20 ~ 160° 범위의 시야각으로 조사되어 재귀 반사되는 영상이 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위를 포함한 전체 영역에서 균일한 조도(밝기)의 영상을 보여주게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치{MULTI-DISPLAY DEVICE HAVING SCREEN STRUCTURE FOR UNIFORM ILLUMINATION}
본 발명은 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 재귀빈사스크린을 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 영상조사부에서 조사되어 재귀 반사되는 영상이 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위 등 전체 영역에서 균일한 조도의 영상을 사용자에게 구현할 수 있어 넓은 범위의 시야각(FOV)을 제공할 수 있는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제품이 점차적으로 발전함에 따라 대형 화면을 구현하는 대형 디스플레이 영상장치와, 3D 입체화면을 구현하는 3D 영상장치와, 오락과 게임을 위해 가상현실을 유도하는 VR시스템(Virtual Reality system)등이 점차적으로 대중화되는 추세이다.
대형 디스플레이 영상장치의 경우 엘이디 또는 엘씨디 디스플레이를 대형화면으로 구현하고 있으나, 초대형 화면을 구현하는 데는 한계가 있다.
3D영상장치는 인간이 사물을 입체로 인식하는 원리를 이용하는 것으로서, 수평적으로 이격되어 위치한 인간의 두 눈이 각기 다른 각도에서 망막을 통하여 사물을 받아들이고 당해 두 개의 상이 전기신호화하여 대뇌로 전달되어 합성됨으로써 구현된다. 이로써, 게임의 배경과 등장인물(캐릭터)이 3차원적 기법으로 제작되어 고체화(solidization)된 것이므로 두 눈의 각도만큼의 차이를 가지는 시각차로 얻어진 두 개의 상을 좌안과 우안으로 분리하여 보게 함으로써 입체 영상을 구현할 수 있다.
VR(브이알)시스템에는 두부 장착형 디스플레이 장치(head mounted display, HMD)가 있다. 두부 장착형 디스플레이 장치는 주로 보안경이나 헬멧형 기기로 눈앞에 있는 스크린을 보도록 이루어지며, 가상현실감을 실현하기 위해 개발되었다. 두부 장착형 디스플레이 장치 양안(좌안, 우안)에 근접한 위치에 액정 등의 소형 디스플레이가 설치되어 영상을 투영하는 방식이 일반적이며, 현재는 우주 개발, 원자로, 군사 기관 및 의료 기관에서 사용하기 위한 것과 업무용이나 게임용 등에 대한 각종 개발이 진행되고 있다.
그런데, 종래의 대형 디스플레이 영상장치는 100인치 이상의 초대형화면을 구현하는 경우 휘도가 저하되는 문제점이 있고, 3D 영상장치는 좌안과 우안을 격벽으로 분리하는 다양한 방법으로 입체화면을 구현하므로 장시간 시청시 눈이 피로감을 느끼는 단점을 지니며, VR시스템은 두부에 장착하는 보안경과 헬멧을 이용하여 영상을 구현하므로 사용자에게 폐쇄공포증을 유발하는 문제점을 지닌다.
또한, 기존의 대형 디스플레이 영상장치, 3D 영상장치 및 VR시스템은 영상을 구현하는 데 있어 사용자가 스크린이 평면으로 형성됨에 따라 프로젝터에서 중심부위로 비추는 영상의 조도는 밝지만, 프로젝터에서 가장자리부위로 비추는 영상의 조도는 흐려서 스크린 전체적으로 영상의 조도가 균일하지 못하므로 회질이 저하되는 문제점을 지닌다.
한편, 종래의 공개특허 제10-2017-0027735호에는 역반사(재귀반사) 스크린을 이용하여 프로젝터에서 조사된 영상을 그대로 복귀시켜 영상을 감상하되, 다수개의 프로젝터 너비방향으로 설정간격으로 배치하여 다중 영상을 감상하도록 구성한다.
하지만, 공개특허 제10-2017-0027735호는 프로젝터를 조사하는 중심부위에서는 영상이 잘 보이지만 가장자리로 갈수록 영상이 흐려지는 단점이 있으며, FOV(Field Of View, 이하 시야각이라 함)가 30°가 넘어가면 가장자리부위가 흐려지는 단점을 지닌다.
도 1은 종래의 역반사 디스플레이장치의 프로젝터에서 역반사스크린에 영상이 조사하는 상태를 보인 도면으로서, 시야각이 60°와 110°인 경우 회면이 가장자리에서 현저하게 어두워지는 상태를 보인다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 역반사 디스플레이장치의 프로젝트에서 영상이 조사되는 경우, 일 예로서, 시야각(α)이 6O°인 경우와, 시야각(α)이 110°인 경우를 보인 도면으로서, 시야각(α)이 6O°인 경우를 살펴보면, 공개특허 제10-2017-0027735호의 역반사스크린(2)에 프로젝터(1)로 영상을 조사할 때, 프로젝터(1)의 중심부위의 조도가 100이라 거정하면, 가장자리의 조도는 30정도에 불과하므로 중심부위의 조도에 비해 가장자리부위위 조도가 1/3로 떨어진다.
그리고, 시야각(α)이 110°인 경우를 살펴보면, 공개특허 제10-2017-0027735호의 역반사스크린(2)에 프로젝터(1)로 영상을 조사할 때, 프로젝터(1)의 중심부위의 조도가 100이라 거정하면, 가장자리의 조도는 10정도에 불과하므로 중심부위의 조도에 비해 가장자리부위의 조도가 1/10로 현저하게 저하되는 것으로 알려지고 있다.
이로써, 공개특허 제10-2017-0027735호의 역반사스크린(2)을 이용하면, 프로젝터(1)에서 조사되는 영상의 시야각이 30°이하를 유지해야만 스크린 가장자리에서 영상이 흐려지는 것을 방지함에 따라 시청범위가 매우 좁고 위치를 벗어나면 현저하게 화면이 어두워지는 문제점을 지닌다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
관련 배경기술로는 한국 공개특허공보 제10-2017-0027735호(2017.03.10, 발명의 명칭: 역반사 디스플레이 시스템을 최적화하기 위한 방법)가 제시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 재귀빈사스크린을 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 영상조사부에서 조사되어 재귀 반사되는 영상이 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위 등 전체 영역에서 균일한 조도의 영상을 사용자에게 구현할 수 있어 넓은 범위의 시야각(FOV)을 제공할 수 있는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는, 영상을 조사하는 영상조사부; 및 상기 영상조사부에서 조사되는 영상을 재귀 반사시키는 재귀반사스크린;을 포함하고, 상기 재귀반사스크린은 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 상기 영상조사부에서 20 ~ 160° 범위의 시야각으로 조사되어 재귀 반사되는 영상이 상기 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위를 포함한 전체 영역에서 균일한 조도(밝기)의 영상을 보여주게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상조사부는, 신체연동장착부에 구비되어 좌안에서 인식되는 영상을 조사하는 좌안영상조사부; 및 신체연동장착부에 구비되어 우안에서 인식되는 영상을 조사하는 우안영상조사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 재귀반사스크린은, 상기 영상조사부와 가장 근접한 위치에 배치되는 다수개의 돌출부; 상기 돌출부에서 상기 영상조사부로부터 가장 먼 위치에 배치되는 함몰부; 및 어느 하나의 상기 함몰부와 어느 하나의 상기 돌출부와 이웃하는 다른 하나의 상기 함몰부를 연결하는 다수개의 단위반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위반사부는, 어느 하나의 상기 돌출부와 어느 하나의 상기 함몰부를 경사지게 연결하는 제1단위반사부; 및 상기 제1단위반사면부와 대응되게 배치되고, 어느 하나의 상기 돌출부와 이웃하는 다른 하나의 상기 함몰부를 연결하는 제2단위반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상조사부에서 조사되는 영상은 상기 제1단위반사부와 상기 제2단위반사부의 배치에 따라 각각의 재귀반사비율만 다를 뿐, 상기 제1단위반사부와 상기 제2단위반사부의 재귀반사량의 합은 ±5% 이내의 범위에서 동일하므로 사용자가 인지하는 영상의 조도(밝기)는 중심부위이든 가장자리부위이든 균일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상조사부에서 조사된 영상이 상기 제1,제2단위반사부에 대한 입사각도가 커질수록 재귀반사량은 증가하고, 상기 제1,제2단위반사부에 대한 입사각도가 작아질수록 재귀반사량은 감소하여, 상기 제1,제2단위반사부를 포함하는 모든 단위반사부에서 재귀 반사되는 재귀반사량은 동일하므로 상기 재귀반사스크린의 가장자리에 보이는 영상이 흐려지게 보이는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는, 재귀빈사스크린을 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 영상조사부에서 조사되어 재귀 반사되는 영상이 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위 등 전체 영역에서 균일한 조도의 영상을 사용자에게 구현할 수 있어 넓은 범위의 시야각(FOV)을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 좌안영상조사부와 우안영상조사부를 신체연동장착부에 각각 구비하고 조사된 영상을 재귀반사스크린을 거쳐 사용자의 눈으로 복귀시킬 때, 영상분리편광부를 이용하여 좌안영상조사부에서 조사된 영상을 좌안(左眼)에서만 인식되게 하고, 우안영상조사부에서 조사된 영상을 우안(右眼)에서만 인식되게 함으로써, 초대형영상, 입체(3D)영상과 브이알(VR)영상 등과 같은 다양한 좌우영상을 서로 겹쳐지는 것 없이 선명하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 역반사 디스플레이장치의 프로젝터에서 역반사스크린에 영상이 조사하는 상태를 보인 도면으로서, 시야각이 60°와 110°인 경우 회면이 가장자리에서 현저하게 어두워지는 상태를 보이고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 재귀반사스크린이 평면일 경우 가장자리로 갈수록 영상이 흐려지는 상태를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치의에서 재귀반사스크린을 V자 형상으로 형성되어 재귀반사스크린의 가장자리부위에서 영상이 흐려지는 것을 방지하는 상태도이다.
도 4는 도 3의 재귀반사스크린에서 영상조사부의 중심부위에 위치한 단위반사부를 보인 도면이다.
도 5는 도 3의 재귀반사스크린에서 영상조사부의 가장자리부위에 위치한 단위반사부를 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 재귀반사스크린이 S자 형상으로 굴곡지게 형성된 변형예의 도면으로서, 재귀반사스크린의 가장자리부위에서 영상이 흐려지는 것을 방지하는 상태를 보인다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지기능의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지 구성의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지 구성의 조립 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 재귀반사스크린이 평면일 경우 가장자리로 갈수록 영상이 흐려지는 상태를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치의에서 재귀반사스크린을 V자 형상으로 형성되어 재귀반사스크린의 가장자리부위에서 영상이 흐려지는 것을 방지하는 상태도이며, 도 4는 도 3의 재귀반사스크린에서 영상조사부의 중심부위에 위치한 단위반사부를 보인 도면이고, 도 5는 도 3의 재귀반사스크린에서 영상조사부의 가장자리부위에 위치한 단위반사부를 보인 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 재귀반사스크린이 S자 형상으로 굴곡지게 형성된 변형예의 도면으로서, 재귀반사스크린의 가장자리부위에서 영상이 흐려지는 것을 방지하는 상태를 보인다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지기능의 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지 구성의 분해 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치에서 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지 구성의 조립 사시도이다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는, 영상조사부(200) 및 재귀반사스크린(500)을 포함한다.
영상조사부(200)는 영상을 조사하는 장치로서, 프로젝터를 포함할 수 있다.
재귀반사스크린(500)은 영상조사부(200)에서 조사되는 영상을 재귀 반사시켜 사용자에게 복귀시키는 구성일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 재귀반사스크린(500)이 전체적으로 편평한 경우, 어느 하나의 영상조사부(200)에서 조사된 영상이 중심부위로 비출 때는 입사각도가 커 조도(밝기)가 높아 밝은 상태로 복귀하고, 가장자리부위로 비출 때는 입사각도가 작아 조도가 낮아 흐린 상태로 복귀함으로써, 재귀반사스크린(500)에서 영상이 전체적으로 균일하지 않는 문제점을 지닌다. 이를 개선하기 위해 재귀빈사스크린(500)의 어디에서든지 전체적으로 균일한 영상을 보게 하는 스크린을 제공할 필요성이 있다.
재귀반사스크린(500)은 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 교번적으로 반복 형성되어 영상조사부(200)에서 20 ~ 160° 범위의 시야각(α)으로 조사되어 재귀 반사되는 영상이 재귀반사스크린(500)의 중심부위와 가장자리부위를 포함한 전체 영역에서 균일한 조도(밝기)의 영상을 보여주게 할 수 있다.
재귀반사스크린(500)은, 영상조사부(200)와 가장 근접한 위치에 배치되는 다수개의 돌출부(520)와, 돌출부(520)에서 영상조사부(200)로부터 가장 먼 위치에 배치되는 함몰부(530)와, 어느 하나의 함몰부(530)와 어느 하나의 돌출부(520)와 이웃하는 다른 하나의 함몰부(530)를 연결하는 다수개의 단위반사부(540)를 포함한다.
단위반사부(540)는 어느 하나의 돌출부(520)와 어느 하나의 함몰부(530)와 이웃하는 다른 하나의 돌출부(520)를 연결하여 형성될 수도 있다.
영상조사부(200)의 중심부위에 위치하는 단위반사부(540)는 어느 하나의 함몰부(530)와 이웃하는 다른 하나의 함몰부(530) 사이의 거리를 'a'라 하고, 영상조사부(200)의 가장자리부위에 위치하는 단위반사부(540)는 어느 하나의 함몰부(530)와 이웃하는 다른 하나의 함몰부(530) 사이의 거리를 'b'라 한다. 이때, 거리(a)와 거리(b)는 동일하다.
단위반사부(540)는 어느 하나의 돌출부(520)와 어느 하나의 함몰부(530)를 경사지게 연결하는 제1단위반사부(542)와, 제1단위반사부(542)와 대응되게 배치되고, 어느 하나의 돌출부(520)와 이웃하는 다른 하나의 함몰부(530)를 연결하는 제2단위반사부(544)를 포함할 수 있다.
영상조사부(200)에서 조사되는 영상은 제1단위반사부(542)와 제2단위반사부(544)의 배치에 따라 각각의 재귀반사비율만 다를 뿐, 제1단위반사부(542)와 제2단위반사부(544)의 재귀반사량의 합(合)은 ±5% 이내의 범위에서 동일하므로 사용자가 인지하는 영상의 조도(밝기)는 중심부위이든 가장자리부위이든 어느 정도 균일성을 보장할 수 있다.
즉, 영상조사부(200)의 중심부위에 위치한 제1단위반사부(542)와 제2단위반사부(544)에서 복귀되는 영상의 합산된 조도와, 영상조사부(200)의 가장자리부위에 위치한 제1단위반사부(542)와 제2단위반사부(544)에서 복귀되는 영상의 합산된 조도 간에 ± 5% 이내의 오차범위를 가지므로 사용자가 보는 영상은 중심부위이든 가장자리부위이든 거의 동일하게 보이므로 전체 영상이 균일하게 보이는 효과를 갖는다.
이로써, 도 3 내지 도 6에 도시된 굴곡형 재귀반사스크린(500)은 전체화면에서 균일한 조도를 갖는 화질을 제공할 수 있어 향상된 품질의 영상을 제공하는 것이 가능하다.
영상조사부(200)에서 조사된 영상이 제1,제2단위반사부(542)(544)에 대한 입사각도가 커질수록 재귀반사량은 증가하고, 제1,제2단위반사부(542)(544)에 대한 입사각도가 작아질수록 재귀반사량은 감소하여 제1,제2단위반사부(542)(544)를 포함하는 모든 단위반사부(540)에서 재귀 반사되는 재귀반사량은 오차범위 내에서 균일하므로 재귀반사스크린(500)의 가장자리에 보이는 영상이 흐리고 어두워지게 보이는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 영상조사부(200)에서 재귀반사스크린(500)의 중심부위로 조사된 영상은 1개의 단위반사부(540)를 기준으로 복귀되는 제1,제2단위반사부(542)(544)의 조도 합산값을 100%라 할 때, 제1단위반사부(542)에서 반사되는 영상이 경사면에 대한 입사각도가 중간정도임에 따라 50%정도라 가정하면, 제2단위반사부(542)에서 반사되는 영상이 경사면에 대한 입사각도 역시 중간정도임에 따라 50%정도일 수 있다.
그리고, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 영상조사부(200)에서 재귀반사스크린(500)의 가장자리부위로 조사된 영상은 1개의 단위반사부(540)를 기준으로 복귀되는 제1,제2단위반사부(542)(544)의 조도 합산값을 100%라 할 때, 제1단위반사부(542)에서 반사되는 영상이 경사면에 대한 입사각도가 커짐에 따라 80%정도라 가정하면, 제2단위반사부(542)에서 반사되는 영상이 경사면에 대한 입사각도가 작아짐에 따라 20%정도일 수 있다.
이와 같이, 영상조사부(200)에서 조사된 영상이 재귀반사스크린(500)의 반사되는 위치에 따라 제1단위반사부(542)의 반사영상의 조도와, 제2단위반사부(544)의 반사영상의 조도는 서로 다르지만, 제1단위반사부(542)와 제2단위반사부(544)의 합산값의 조도는 항상 ±5% 오차범위 이내에서 동일하므로 도 2의 재귀반사스크린(500)의 평면 상태와 달리, 도 3 내지 도 6에서 처럼, 재귀반사스크린(500)을 반복적으로 S자 또는 V자 형상으로 굴곡지게 형성하면 사용자에게 재귀반사스크린(500)에서 복귀되는 전체 영상이 중간부위이든 가장자리부위이든 상관없이 전체적으로 균일한 상태로 보이게 할 수 있다.
재귀반사스크린(500)은 영상조사부(200)에서 20 ~ 160°범위의 시야각(α)으로 영상이 조사되어 복귀되더라도 재귀반사스크린(500)의 중심부위와 가장자리부위에서 균일한 조도의 화면을 감상하는 것을 가능하게 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는 영상조사부(200)에서 시야각(α)을 20 ~ 160°범위로 영상을 조사하더라도 V자 요철형 또는 S자 굴곡형 재귀반사스크린(500)의 중심부와 가장자리부위에서 균일한 영상을 구현하는 가능함으로써, 초대형화면에서 다수개의 영상조사부(200)를 너비방향으로 설정 간격으로 다수개 배치하여 넓은 시야각(α)으로 영상을 조사하더라도 복귀되는 영상이 겹쳐지거나 흐려지는 것 없이 다중(多重) 영상을 선명하고 깨끗하게 구현하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 재귀반사스크린(500)은 알루미늄 호일(Aluminum Hoil)을 가공하여 형성하거나, 전면에 실버(Siver) 입자를 미세 도포하여 형성하거나, 전반사시트지에 금속박판을 입혀 형성하는 것 중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다. 이는 조사되는 영상이 후술하는 영상분리편광부(600)와 사용되면서 영상의 수평파와 수직파가 산란되어 편광기능이 저하되는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같이, 재귀반사스크린(500)은 상술한 금속재질을 이용하여 제작하여 편광기능을 이용한 3D 영상 및 편광기능이 있는 VR 시스템에서도 사용하는 것이 가능하다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는, 신체에 장착하는 신체연동장착부(100)를 포함할 수 있다.
신체연동장착부(100)는 좌안과 우안에 인접하게 설치되는 구성이다,
신체연동장착부(100)는 얼굴에 걸어 쓰거나, 머리에 쓰거나, 어깨에 매거나, 허리에 차는 등 다양한 방법으로 신체에 장착하여 사용하는 것이 가능하다.
신체연동장착부(100)는 상술한 바와 같이, 얼굴, 머리, 어깨, 허리 등 신체에 직접 장착할 수도 있으나, 신체에 연결되는 의자 또는 신체에 장착되어 신체와 일체로 동작되는 부재 등과 같이 신체의 동작에 맞춰 좌안과 유안에 맞춰 연동하여 동작하는 모든 신체 연동기기를 포함할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 신체장착부(100)는, 좌안과 우안의 전측에 배치되는 안경테부재(110)와, 안경테부재(110)의 양측에서 후측으로 연장되어 귀에 걸거나 머리에 장착하는 위치지지부재(120)를 포함할 수 있다.
안경테부재(110)에는 좌안렌즈부(112)와 우안렌즈부(114)가 구비된다.
좌안렌즈부(112)는 안경테부재(110)의 좌안 측에 형성되어 후술하는 영상분리편광부(600)의 제2편광판부재(620)가 설치된다.
우안렌즈부(114)는 안경테부재(110)의 우안 측에 형성되어 후술하는 영상분리편광부(600)의 제4편광판부재(640)가 설치된다.
위치지지부재(120)는 안경의 다리 형태로 도시하지만, 안경테부재(110)에 연결되어 머리에 지지되는 끈부재 또는 고무밴드일 수 있다..
영상조사부(200)는 신체장착부(100)에서 좌안에서 인식되는 영상을 조사하는 좌안영상조사부(300)와, 신체장착부(100)에서 우안에서 인식되는 영상을 조사하는 우안영상조사부(400)를 포함할 수 있다.
좌안영상조사부(300)는 신체장착부(100)에 설치되는 좌측프로젝터(left side projector)를 포함하고, 우안영상조사부(400)는 신체장착부(100)에 설치되는 우측프로젝터(right side projector)를 포함할 수 있다.
재귀반사스크린(500)은 좌안영상조사부(300)와 우안영상조사부(400)에서 조사되는 영상을 재귀 반사시키는 구성일 수 있다.
재귀반사스크린(500)에는 전면에 설정 각도(θ)를 갖도록 함몰되어 좌안영상조사부(300)와 우안영상조사부(400)에서 비춰진 영상을 재귀 반사시키도록 연속 배치되는 다수개의 재귀반사홈부(510)가 형성된다.
재귀반사홈부(510)의 각도(θ)는 90°일 수 있다. 이로써, 조사된 영상이 조사된 위치로 그대로 복귀하는 것이 가능하다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는 사용자의 좌안(왼쪽 눈)과 우안(오른쪽 눈)에서 각각 인지할 수 있는 영상을 후술하는 좌안영상조사부(300)와 우안영상조사부(400)를 이용하여 조사하고, 재귀반사스크린(500)에 의해 반사되어 좌안인식영역(L)과 우안인식영역(R)으로 복귀된 영상을 좌안과 우안에서 각각 인지함으로써, 대형영상, 3D영상, 브이알(VR)영상 등을 구현하여 볼 수 있다.
이?, 좌안영상조사부(300)에 의해 반사되어져 온 좌안인식영역(L)과, 우측ㅇ영상조사부(400)에 의해 반사되져 온 우안인식영역(R)은 반대측 눈에서 인식되지 못하도록 영역이 서로 겹치지 않게 분리되므로 3D 영상을 포함한 다양한 영상을 큰 화면의 크기에 제약받지 않고 구현할 수 있다.
하지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자와 재귀반사스크린(500) 사이의 거리(D)가 4m 정도를 넘는 경우 재귀반사스크린(500)에 재귀 반사되는 복귀 영상의 확장 현상에 의해 영상이 겹치는 중첩영역(overlap region)이 발생되어 영상이 이중으로 보이는 현상을 방지할 수 없어 영상의 질이 저하되는 문제점을 지님으로써, 영상분리편광부(600)를 제공하여 이를 개선할 필요성이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는, 분리영상편광부(500)를 포함할 수 있다.
분리영상편광부(600)는 좌안영상조사부(300)에서 조사되어 재귀반사스크린(400)에서 반사된 영상을 좌안에서만 인식시키고, 우안영상조사부(400)에서 조사되어 재귀반사스크린(400)에서 반사된 영상을 우안에서만 인식시키도록 분리하는 구성이다.
영상분리편광부(600)는, 좌안영상조사부(300)의 전측에 구비되고, 좌안영상조사부(300)에서 조사된 수평파 또는 수직파 중 어느 하나 성분의 영상만을 통과하는 제1편광판부재(610)와, 좌안의 전측에 배치되고, 제1편광판부재(620)에서 통과된 영상만을 통과하도록 제1편광판부재(610)에 대응하는 제2편광판부재(620)와, 우안영상조사부(300)의 전측에 구비되고, 제1,제2편광판부재(610)(620)에서 통과하지 못하도록 수직파 또는 수평파 중 어느 하나 성분의 영상만을 통과하는 제3편광판부재(630)와, 우안의 전측에 배치되고, 제3편광판부재(630)에서 통과된 영상만을 통과하도록 제3편광판부재(630)에 대응하는 제4편광판부재(640)를 포함한다.
제2편광판부재(620)는 신체장착부(100)에 마련된 안경테부재(110) 중 좌안렌즈부(112)에 구비된다.
제4편광판부재(640)는 신체장착부(100)에 마련된 안경테부재(110) 중 우안렌즈부(114)에 구비된다.
제1편광판부재(610)와 제2편광판부재(620)가 수직방향으로 배치되어 좌안영상조사부재(300)에서 조사된 영상의 수직파 성분만을 통과시키고, 제3편광판부재(630)와 제4편광판부재(640)는 수평방향으로 배치되어 우안영상조사부재(400)에서 조사된 영상의 수평파 성분만을 통과시킴으로써, 복귀된 영상이 좌안인식영역(L)과 우안인식영역(R)에서 일부 중첩(over lap)되더라도 좌안과 우안에서 서로 반대 성분의 영상을 인식하지 못하므로 영상이 이중으로 보이는 것을 방지할 수 있다.
경우에 따라, 제1편광판부재(610)와 제2편광판부재(620)가 수평방향으로 배치되어 좌안영상조사부재(300)에서 조사된 영상의 수평파 성분만을 통과시키고, 제3편광판부재(630)와 제4편광판부재(640)는 수직방향으로 배치되어 우안영상조사부재(400)에서 조사된 영상의 수직파 성분만을 통과시킴으로써, 복귀된 영상이 좌안인식영역(L)과 우안인식영역(R)에서 일부 중첩(over lap)되더라도 좌안과 우안에서 서로 반대 성분의 영상을 인식하지 못하므로 이중으로 보이는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8 및 도 9에서는 제1편광판부재(610)와 제2편광판부재(620)가 수직방향으로 배치되어 수직파만을 통과시키고, 제3편광판부재(630)와 제4편광판부재(640)는 수평방향으로 배치되어 수평파만을 통과시키는 상태를 도시하고 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치는, 재귀빈사스크린을 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 영상조사부에서 조사되어 재귀 반사되는 영상이 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위 등 전체 영역에서 균일한 조도의 영상을 사용자에게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 좌안영상조사부와 우안영상조사부를 신체연동장착부에 각각 구비하고 조사된 영상을 재귀반사스크린을 거쳐 사용자의 눈으로 복귀시킬 때, 영상분리편광부를 이용하여 좌안영상조사부에서 조사된 영상을 좌안(左眼)에서만 인식되게 하고, 우안영상조사부에서 조사된 영상을 우안(右眼)에서만 인식되게 함으로써, 초대형영상, 입체(3D)영상과 브이알(VR)영상 등과 같은 다양한 좌우영상을 서로 겹쳐지는 것 없이 선명하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 신체연동장착부 110 : 안경테부재
112 : 좌안렌즈부 114 : 우안렌즈부
120 : 위치지지부재 200 : 영상조사부
300 : 좌안영상조사부 400 : 우안영상조사부
500 : 재귀반사스크린 510 : 재귀반사홈부
520 : 돌출부 530 : 함몰부
540 : 단위반사부 542 : 제1단위반사부
544 : 제2단위반사부 600 : 영상분리편광부
610 : 제1편광판부재 620 : 제2편광판부재
630 : 제3편광판부재 640 : 제4편광판부재
:

Claims (6)

  1. 영상을 조사하는 영상조사부; 및 상기 영상조사부에서 조사되는 영상을 재귀 반사시켜 사용자에게 복귀시키는 재귀반사스크린;을 포함하고,
    상기 재귀반사스크린은 사용자와 근접하는 영역과 사용자로 부터 멀어지는 영역이 너비방향으로 반복 형성되어 상기 영상조사부에서 20 ~ 160° 범위의 시야각으로 조사되어 재귀 반사되는 영상이 상기 재귀반사스크린의 중심부위와 가장자리부위를 포함한 전체 영역에서 균일한 조도(밝기)의 영상을 보여주게 하는 것을 특징으로 하는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상조사부는,
    신체연동장착부에 구비되어 좌안에서 인식되는 영상을 조사하는 좌안영상조사부; 및
    신체연동장착부에 구비되어 우안에서 인식되는 영상을 조사하는 우안영상조사부;를
    포함하는 것을 특징으로로 하는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 재귀반사스크린은,
    상기 영상조사부와 가장 근접한 위치에 배치되는 다수개의 돌출부;
    상기 돌출부에서 상기 영상조사부로부터 먼 위치에 배치되는 함몰부; 및
    어느 하나의 상기 함몰부와 어느 하나의 상기 돌출부와 이웃하는 다른 하나의 상기 함몰부를 연결하는 다수개의 단위반사부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단위반사부는,
    어느 하나의 상기 돌출부와 어느 하나의 상기 함몰부를 경사지게 연결하는 제1단위반사부; 및
    상기 제1단위반사면부와 대응되게 배치되고, 어느 하나의 상기 돌출부와 이웃하는 다른 하나의 상기 함몰부를 연결하는 제2단위반사부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 편광을 이용한 좌우영상 겹침 방지용 디스플레
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 영상조사부에서 조사되는 영상은 상기 제1단위반사부와 상기 제2단위반사부의 배치에 따라 각각의 재귀반사비율만 다를 뿐, 상기 제1단위반사부와 상기 제2단위반사부의 재귀반사량의 합은 ±5% 이내의 범위에서 동일하므로 사용자가 인지하는 영상의 조도(밝기)는 중심부위이든 가장자리부위이든 균일한 것을 특징으로 하는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 영상조사부에서 조사된 영상이 상기 제1,제2단위반사부에 대한 입사각도가 커질수록 재귀반사량은 증가하고, 상기 제1,제2단위반사부에 대한 입사각도가 작아질수록 재귀반사량은 감소하여,
    상기 제1,제2단위반사부를 포함하는 모든 단위반사부에서 재귀 반사되는 재귀반사량은 동일하므로 상기 재귀반사스크린의 가장자리에 보이는 영상이 흐려지게 보이는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 균일한 조도를 구현하는 스크린구조를 갖는 다중 디스플레이장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11099475B2 (en) 2014-05-27 2021-08-24 Mirraviz, Inc. Methods for optimizing retro-reflective display systems

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